ProHoster > Blogs > Administrācija > Dalāmies pieredzē, kā SSD darbojas RAID ietvaros un kurÅ” masÄ«va lÄ«menis ir izdevÄ«gāks

Dalāmies pieredzē, kā SSD darbojas RAID ietvaros un kurÅ” masÄ«va lÄ«menis ir izdevÄ«gāks

Š’ pagātnes materiāls Mēs jau esam apsvēruÅ”i jautājumu ā€œVai mēs izmantosim RAID uz SSDā€, izmantojot Kingston disku piemēru, taču mēs to izdarÄ«jām tikai nulles lÄ«menÄ«. Å ajā rakstā mēs analizēsim profesionālu un mājas NVMe risinājumu izmantoÅ”anas iespējas populārākajos RAID masÄ«vu veidos un runāsim par kontroliera saderÄ«bu. Broadcom ar Kingston diskdziņiem.

Dalāmies pieredzē, kā SSD darbojas RAID ietvaros un kurÅ” masÄ«va lÄ«menis ir izdevÄ«gāks

Kāpēc jums ir nepiecieÅ”ams RAID uz SSD?

Uz SSD balstÄ«tu krātuves bloku priekÅ”rocÄ«bas salÄ«dzinājumā ar HDD krātuves masÄ«viem ietver ātrāku piekļuves laiku datiem diskdzinÄ« un izcilu lasÄ«Å”anas/rakstÄ«Å”anas veiktspēju. Tomēr ideālai uz SSD balstÄ«tai RAID veiktspējai ir nepiecieÅ”ama optimāla procesora, keÅ”atmiņas, programmatÅ«ras un aparatÅ«ras kombinācija. Ja visi Å”ie faktori lieliski darbojas kopā, SSD RAID var ievērojami pārspēt salÄ«dzināmu konfigurāciju, izmantojot tradicionālos HDD.

Tipisks SSD patērē mazāk enerģijas nekā cietie diski, tāpēc, ja RAID masīvā apvienojat lielu skaitu SSD, enerģijas ietaupījums salīdzinājumā ar HDD RAID masīvu var nozīmēt arī zemākas izmaksas uzņēmuma enerģijas rēķinos.

Tomēr SSD RAID ir ierobežojumi un trÅ«kumi, jo Ä«paÅ”i augstāka cena par vietas gigabaitu salÄ«dzinājumā ar salÄ«dzināmas ietilpÄ«bas cietajiem diskiem. Un laiks starp zibatmiņas kļūmēm ir ierobežots lÄ«dz noteiktam pārrakstÄ«Å”anas ciklu skaitam. Tas ir, SSD diskdziņiem ir noteikts kalpoÅ”anas laiks, kas ir atkarÄ«gs no darbÄ«bas: jo vairāk informācijas tajā tiek pārrakstÄ«ts, jo ātrāk disks neizdosies. No otras puses, uzņēmumu SSD ir pienācÄ«gs kalpoÅ”anas laiks, kas ir salÄ«dzināms ar mehāniskajiem cietajiem diskiem.

Kā Kingston SSD darbojas RAID režīmā ar Broadcom kontrolleriem

SSD pirmsākumos RAID dizainiem bija daudz nianses. Tostarp tāpēc, ka tiek izmantoti mazāk defektu izturÄ«gi HDD. Cietvielu diskdziņi ir daudz uzticamāki nekā to kolēģi, kuru pamatā ir magnētiskie diski. Kā zināms, SSD risinājumos nav kustÄ«gu detaļu, lÄ«dz ar to mehāniskie bojājumi tiek samazināti lÄ«dz nullei. Maz ticama ir arÄ« cietvielu disku kļūme strāvas pārspriegumu dēļ, ņemot vērā, ka mājas datora un jebkura servera lÄ«menÄ« jÅ«s aizsargā UPS, pārsprieguma aizsargi un pat baroÅ”anas avots.

Tajā paŔā laikā cietvielu diskdziņiem ir vēl viens bÅ«tisks pluss: pat ja atmiņas Ŕūnas ir nolietojuŔās rakstÄ«Å”anai, datus no tiem joprojām var nolasÄ«t, bet, ja magnētiskais disks ir bojāts, diemžēl.

Dalāmies pieredzē, kā SSD darbojas RAID ietvaros un kurÅ” masÄ«va lÄ«menis ir izdevÄ«gāks

MÅ«sdienās SSD risinājumu izmantoÅ”ana dažāda lÄ«meņa RAID masÄ«vos ir diezgan normāla prakse. Galvenais ir izvēlēties pareizos SSD, kuru latentums ir minimāls. Un ideālā gadÄ«jumā izmantojiet viena ražotāja un viena modeļa SSD, lai nesanāktu ar dažādu veidu slodzēm atbalstoÅ”u un, pamatojoties uz dažāda veida atmiņu, kontrolieriem un citām tehnoloÄ£ijām, balstÄ«tu disku jÅ«kli. Tas ir, ja mēs nolemjam iegādāties četrus vai 16 NVMe SSD no Kingston, lai izveidotu RAID masÄ«vu, bÅ«tu labāk, ja tie visi nāk no vienas sērijas un modeļu diapazona.

Starp citu, iekŔā pēdējais raksts Mēs iemesla dēļ citējām Broadcom kontrolierus, kad runājām par Kingstonas NVMe SSD. Fakts ir tāds, ka Å”o ierīču rokasgrāmatās nekavējoties ir norādÄ«ti saderÄ«gi diskdziņi (ieskaitot iepriekÅ” minētā amerikāņu SSD ražotāja risinājumus), ar kuriem kontrolieris darbosies nevainojami. Å Ä« informācija ir jāpaļaujas, izvēloties kontroliera-SSD komplektu RAID.

Mēs analizējam SSD Kingston darbu populārākajos RAID veidos - ā€œ1ā€, ā€œ5ā€, ā€œ10ā€, ā€œ50ā€

Tātad "nulles" RAID lÄ«menis nenodroÅ”ina datu dublÄ“Å”anu, bet tikai palielina veiktspēju. RAID 0 vispār nenodroÅ”ina nekādu datu aizsardzÄ«bu, tāpēc mēs to neuzskatÄ«sim korporatÄ«vajā segmentā. No otras puses, RAID 1 nodroÅ”ina pilnÄ«gu dublÄ“Å”anu, bet tikai nelielu veiktspējas pieaugumu, un tāpēc tas jāņem vērā, ja veiktspējas pieaugums nav galvenais apsvērums, veidojot SSD RAID masÄ«vu.

RAID 1, pamatojoties uz Kingston SSD un Broadcom kontrolieriem

Tātad pirmā lÄ«meņa RAID masÄ«vs, kura pamatā ir Broadcom MegaRAID 9460-16i kontrolleris, apvieno no diviem lÄ«dz 32 Kingston diskdziņiem, kas ir viens otra kopijas, un nodroÅ”ina pilnÄ«gu dublÄ“Å”anu. Ja, izmantojot tradicionālos HDD, datu rakstÄ«Å”anas un lasÄ«Å”anas ātrums palika tieÅ”i Ŕī HDD lÄ«menÄ«, tad, izmantojot NVMe SSD risinājumus, mēs iegÅ«stam desmitkārtÄ«gu veiktspējas pieaugumu. ÄŖpaÅ”i datu piekļuves laika ziņā. Piemēram, ar diviem Kingston DC1000M U.2 NVMe SSD servera RAID 1 mēs iegÅ«stam 350 000 nejauÅ”as nolasÄ«Å”anas IOPS un 75 000 rakstÄ«Å”anas IOPS.

Dalāmies pieredzē, kā SSD darbojas RAID ietvaros un kurÅ” masÄ«va lÄ«menis ir izdevÄ«gāks

SecÄ«gās lasÄ«Å”anas ātruma ziņā rezultāti sakritÄ«s ar diskdziņa raksturlielumiem - 3200 MB / s. Bet, tā kā abi NVMe SSD ir darba kārtÄ«bā, datus no tiem var nolasÄ«t vienlaikus, kas padara lasÄ«Å”anas darbÄ«bas diezgan ātras. Bet rakstÄ«Å”anas ātrums (tiek apgalvots, ka tas ir 2000 MB / s) bÅ«s lēnāks, jo katra rakstÄ«Å”anas darbÄ«ba tiek veikta divas reizes.

Dalāmies pieredzē, kā SSD darbojas RAID ietvaros un kurÅ” masÄ«va lÄ«menis ir izdevÄ«gāks

RAID 1 ir ideāli piemērots nelielām datu bāzēm vai jebkurai citai videi, kurā nepiecieÅ”ama kļūdu tolerance, bet zema ietilpÄ«ba. Diska spoguļoÅ”ana ir Ä«paÅ”i noderÄ«ga avārijas atkopÅ”anas scenārijos (veiktspēja ir nedaudz pasliktināta), jo tā nodroÅ”ina tÅ«lÄ«tēju svarÄ«gu datu "atdzÄ«vināŔanu", ja kāds no masÄ«va diskdziņiem neizdodas. Taču, tā kā Å”im aizsardzÄ«bas lÄ«menim ir nepiecieÅ”ams divkārÅ”ot atspoguļoto datu krātuves ietilpÄ«bu (100 TB bÅ«tu nepiecieÅ”ami 200 TB krātuves), daudzas uzņēmumu sistēmas izmanto ekonomiskākas uzglabāŔanas iespējas: RAID 5 un RAID 6.

RAID 5, pamatojoties uz Kingston SSD un Broadcom kontrolieriem

Lai organizētu piektā lÄ«meņa RAID masÄ«vu, mums ir nepiecieÅ”ami vismaz trÄ«s diskdziņi, kuru dati ir savstarpēji savienoti (cikliski rakstÄ«ti uz visiem masÄ«va diskdziņiem), bet ne dublēti. Tos organizējot, jāņem vērā to sarežģītākā struktÅ«ra, jo Å”eit parādās tāds jēdziens kā ā€œkontrolsummaā€ (vai ā€œparitāteā€). Å is jēdziens nozÄ«mē loÄ£isko algebrisko XOR funkciju (pazÄ«stama arÄ« kā ekskluzÄ«va "OR"), kas nosaka, ka masÄ«vā ir jāizmanto vismaz trÄ«s diskdziņi (maksimums - 32). Å ajā gadÄ«jumā paritātes informācija tiek ierakstÄ«ta visos masÄ«va "diskos".

Dalāmies pieredzē, kā SSD darbojas RAID ietvaros un kurÅ” masÄ«va lÄ«menis ir izdevÄ«gāks

Četru Kingston DC500R SATA SSD masÄ«vam ar katra ietilpÄ«bu 3,84 TB mēs iegÅ«stam 11,52 TB vietas un 3,84 kontrolsummām. Un, ja apvienosit 16 Kingston DC1000M U.2 NVMe diskus ar ietilpÄ«bu 7,68 TB 115,2. lÄ«meņa RAID, mēs apgÅ«sim 7,68 TB ar 5 TB zudumu. Kā redzat, jo vairāk disku, jo labāk galu galā. Tas ir arÄ« labāk, jo jo vairāk RAID 0 disku, jo augstāka ir kopējā rakstÄ«Å”anas veiktspēja. Un lineārā lasÄ«Å”ana sasniegs RAID XNUMX lÄ«meni.

Dalāmies pieredzē, kā SSD darbojas RAID ietvaros un kurÅ” masÄ«va lÄ«menis ir izdevÄ«gāks

RAID 5 disku grupa nodroÅ”ina augstu caurlaidspēju (Ä«paÅ”i lieliem failiem) un dublÄ“Å”anu ar minimālu enerÄ£ijas zudumu. Å is masÄ«vu organizācijas veids ir vislabāk piemērots tÄ«kliem, kas vienlaikus veic daudzas nelielas ievades/izvades (I/O) darbÄ«bas. Bet to nevajadzētu izmantot uzdevumiem, kuriem ir nepiecieÅ”ams liels skaits rakstÄ«Å”anas operāciju maziem vai maziem blokiem.
Ir vēl viena nianse: ja sabojājas vismaz viens no NVMe diskdziņiem, RAID 5 pāriet degradācijas režīmā un citas atmiņas ierÄ«ces kļūme var kļūt kritiska visiem datiem. Ja viens disks masÄ«vā neizdodas, RAID kontrolleris izmanto paritātes informāciju, lai atjaunotu visus trÅ«kstoÅ”os datus.

RAID 10, pamatojoties uz Kingston SSD un Broadcom kontrolieriem

Tātad, RAID 0 nodroÅ”ina mums divas reizes lielāku ātrumu un piekļuves laiku, un RAID 1 nodroÅ”ina uzticamÄ«bu. Ideālā gadÄ«jumā tie bÅ«tu apvienoti, un Å”eit palÄ«gā nāk RAID 10 (vai 1 + 0). "Desmit" ir samontēts no četriem SATA SSD vai NVMe diskdziņiem (maksimums - 32), un tas nozÄ«mē "spoguļu" masÄ«vu, kuru disku skaitam vienmēr ir jābÅ«t četriem. Dati Å”ajā masÄ«vā tiek ierakstÄ«ti, izmantojot fiksētu bloku sadalÄ«Å”anu (kā RAID 0 gadÄ«jumā) un svÄ«troÅ”anu starp diskdziņiem, izplatot kopijas pa "diskiem" RAID 1 masÄ«vā. Un ar iespēju piekļūt vairākām disku grupām tajā paŔā laikā RAID 10 parāda augstu veiktspēju.

Dalāmies pieredzē, kā SSD darbojas RAID ietvaros un kurÅ” masÄ«va lÄ«menis ir izdevÄ«gāks

Tā kā RAID 10 spēj sadalīt datus vairākos spoguļattēlos pāros, tas nozīmē, ka tas var paciest viena diska atteici pārī. Tomēr, ja abi spoguļu pāri (tas ir, visi četri diskdziņi) neizdodas, būs neizbēgami datu zudumi. Rezultātā mēs iegūstam arī labu kļūdu toleranci un uzticamību. Bet paturiet prātā, ka, tāpat kā RAID 1, desmitā līmeņa masīvs izmanto tikai pusi no kopējās jaudas, un tāpēc tas ir dārgs risinājums. Un arī grūti uzstādīt.

RAID 10 ir piemērots lietoÅ”anai ar datu noliktavām, kurām nepiecieÅ”ama 100% spoguļattēlu disku grupu dublÄ“Å”ana, kā arÄ« RAID 0 palielināta I/O veiktspēja. Tas ir labākais risinājums vidēja izmēra datu bāzēm vai jebkurai videi, kurā nepiecieÅ”ama lielāka kļūdu tolerance. nekā RAID 5.

RAID 50, pamatojoties uz Kingston SSD un Broadcom kontrolieriem

Kombinēts masÄ«vs, kas lÄ«dzÄ«gs 5. lÄ«meņa RAID, kas ir 50. lÄ«meņa masÄ«vs, kas izveidots no 5. lÄ«meņa masÄ«viem. Tāpat kā iepriekÅ”, Ŕī masÄ«va galvenais mērÄ·is ir panākt dubultu veiktspēju, vienlaikus saglabājot datu uzticamÄ«bu RAID XNUMX masÄ«vos. Tajā paŔā laikā RAID XNUMX nodroÅ”ina uzlabotu rakstÄ«Å”anas veiktspēju un labāku datu aizsardzÄ«bu nekā standarta RAID XNUMX diska kļūmes gadÄ«jumā. , kā arÄ« spēj ātrāk atgÅ«ties, ja kāds no diskdziņiem sabojājas.

Dalāmies pieredzē, kā SSD darbojas RAID ietvaros un kurÅ” masÄ«va lÄ«menis ir izdevÄ«gāks

RAID 50 disku grupa sadala datus mazākos blokos un pēc tam noņem tos katrā RAID 5 masÄ«vā. RAID 5 disku grupa savukārt arÄ« sadala datus mazākos blokos, aprēķina paritāti, veic blokiem loÄ£isku VAI darbÄ«bu un pēc tam veic datu bloku rakstÄ«Å”anas un paritātes operācijas katram diska grupas diskam.

Un, lai gan veiktspēja neizbēgami pasliktinās, ja kāds no diskdziņiem neizdodas, tas nav tik nozÄ«mÄ«gs kā RAID 5 masÄ«vā, jo viena kļūme ietekmē tikai vienu no masÄ«viem, atstājot otru pilnÄ«bā funkcionējoÅ”u. Faktiski RAID 50 var izdzÄ«vot lÄ«dz pat astoņām HDD/SSD/NVMe diskdziņa kļūmēm, ja katrs neveiksmÄ«gais "disks" atrodas atseviŔķā RAID 5 masÄ«vā.

Dalāmies pieredzē, kā SSD darbojas RAID ietvaros un kurÅ” masÄ«va lÄ«menis ir izdevÄ«gāks

RAID 50 vislabāk var izmantot lietojumprogrammām, kurām nepiecieÅ”ama augsta uzticamÄ«ba un kurām jāapstrādā liels skaits pieprasÄ«jumu, vienlaikus saglabājot augstu datu pārraides ātrumu un zemākas diskdziņa izmaksas nekā RAID 10. Tomēr, tā kā RAID 50 masÄ«va iestatÄ«Å”anai ir nepiecieÅ”ami vismaz seÅ”i diskdziņi. , izmaksas nav pilnÄ«bā izslēgtas kā faktors. Viens RAID 50 trÅ«kums ir tāds, ka, tāpat kā RAID 5, tam ir nepiecieÅ”ams sarežģīts kontrolieris: piemēram, mēs pieminējām pēdējā rakstā MegaRAID 9460-16i no Broadcom.

Ir arÄ« vērts atzÄ«mēt, ka RAID 50 diskā tiek izmantots mazāk vietas nekā RAID 5, jo paritātes ierakstu glabāŔanai ir pieŔķirta jauda. Tomēr tajā joprojām ir vairāk izmantojamās vietas nekā citos RAID lÄ«meņos, Ä«paÅ”i tiem, kas izmanto spoguļoÅ”anu. Ja ir nepiecieÅ”ami vismaz seÅ”i diskdziņi, RAID 50 var bÅ«t dārga iespēja, taču papildu diska vieta attaisno izmaksas, aizsargājot uzņēmuma datus. Šāda veida masÄ«vs ir ieteicams datiem, kuriem nepiecieÅ”ama augsta krātuves uzticamÄ«ba, augsts pieprasÄ«jumu ātrums, augsts pārsÅ«tÄ«Å”anas ātrums un liela krātuves ietilpÄ«ba.

RAID 6 un RAID 60: mēs arÄ« neesam aizmirsuÅ”i par tiem

Tā kā esam runājuÅ”i par piektā un piecdesmitā lÄ«meņa masÄ«viem, bÅ«tu grēks nepieminēt tādus masÄ«vu organizÄ“Å”anas veidus kā RAID 6 un RAID 60.

Dalāmies pieredzē, kā SSD darbojas RAID ietvaros un kurÅ” masÄ«va lÄ«menis ir izdevÄ«gāks

RAID 6 veiktspēja ir lÄ«dzÄ«ga RAID 5, taču Å”eit vismaz diviem diskdziņiem ir pieŔķirta paritāte, kas ļauj masÄ«vam pārdzÄ«vot divu disku atteici, nezaudējot datus (RAID 5 gadÄ«jumā Ŕī situācija ir ļoti nevēlama). Tas nodroÅ”ina lielāku uzticamÄ«bu. Pretējā gadÄ«jumā viss ir tāds pats kā piektā lÄ«meņa masÄ«vā: viena vai divu disku atteices gadÄ«jumā RAID kontrolleris izmanto paritātes blokus, lai atjaunotu visu trÅ«kstoÅ”o informāciju. Ja neizdodas divi diskdziņi, atkopÅ”ana nenotiek vienlaikus: vispirms tiek reanimēts pirmais disks, pēc tam otrais. Tādējādi tiek veiktas divas datu atkopÅ”anas darbÄ«bas.

Dalāmies pieredzē, kā SSD darbojas RAID ietvaros un kurÅ” masÄ«va lÄ«menis ir izdevÄ«gāks

Ir viegli uzminēt, ka, ja RAID 50 ir 60. lÄ«meņa 6. lÄ«meņa masÄ«vu masÄ«vs, tad RAID 50 ir 8. lÄ«meņa 16. lÄ«meņa masÄ«vu masÄ«vs, par ko mēs tikko runājām. Tas ir, Ŕī RAID krātuves organizācija ļauj pārdzÄ«vot divu SSD disku zudumu katrā RAID XNUMX disku grupā. DarbÄ«bas princips ir lÄ«dzÄ«gs tam, par kuru mēs runājām sadaļā RAID XNUMX, taču kļūdu skaits, ko XNUMX. lÄ«meņa masÄ«vs var izturēt pieaugumu no XNUMX lÄ«dz XNUMX diskdziņiem. Parasti Ŕādus masÄ«vus izmanto tieÅ”saistes klientu apkalpoÅ”anai, kam nepiecieÅ”ama augsta kļūdu tolerance.

Summējot:

Lai gan spoguļoÅ”ana nodroÅ”ina lielāku kļūdu toleranci nekā RAID 50/60, tas prasa arÄ« daudz vairāk vietas. Tā kā datu apjoms tiek dubultots, jÅ«s faktiski saņemat tikai 50% no serverÄ« instalēto disku kopējās jaudas informācijas ierakstÄ«Å”anai un glabāŔanai. Izvēle starp RAID 50/60 un RAID 10, visticamāk, bÅ«s atkarÄ«ga no pieejamā budžeta, servera jaudas un jÅ«su datu aizsardzÄ«bas vajadzÄ«bām. Turklāt izmaksas tiek izvirzÄ«tas priekÅ”plānā, runājot par SSD risinājumiem (gan korporatÄ«vās, gan patērētāju klases).

Tikpat svarÄ«gi ir tas, ka tagad mēs droÅ”i zinām, ka uz SSD balstÄ«ta RAID ir pilnÄ«gi droÅ”s risinājums un parasta prakse mÅ«sdienu uzņēmējdarbÄ«bā. Mājas lietoÅ”anas ietvaros ir arÄ« iemesls pāriet uz NVMe, ja to atļauj budžets. Un, ja jums joprojām ir jautājums, kāpēc tas viss ir vajadzÄ«gs, atgriezieties raksta sākumā - mēs jau esam uz to detalizēti atbildējuÅ”i.

Å is raksts tika sagatavots ar mÅ«su Broadcom kolēģu atbalstu, kuri nodroÅ”ina Kingston inženieriem savus kontrolierus testÄ“Å”anai ar uzņēmuma klases SATA/SAS/NVMe diskdziņiem. Pateicoties Å”ai draudzÄ«gajai simbiozei, klientiem nav jāŔaubās par Kingston disku uzticamÄ«bu un stabilitāti ar HBA un RAID kontrolieriem no ražoÅ”anas. Broadcom.

Vairāk informācijas par Kingston produktiem var atrast oficiālā vietne uzņēmums.

Avots: www.habr.com

Pievieno komentāru